毕业设计（论文）-输油管接头的铸造工艺设计及其优化
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毕业设计（论文）-输油管接头的铸造工艺设计及其优化,输油管,接头,铸造,锻造,工艺,设计,及其,优化
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指导教师：何斌锋、罗振元,输油管接头的铸造工艺设计及其优化,班级：08级机械设计制造及其自动化2班学生：白粉毅学号：08102080241,设计的主要内容,1、确定铸造工艺方案，并绘制铸件的三维图2、浇注系统设计3、补缩系统设计4、砂芯设计5、用铸造模拟软件对铸造工艺方案模拟，并优化,铸件三维模型设计及绘制,尺寸的计算：经查资料得，铸铝合金铸件的自由收缩率为1.2,受阻收缩率为1.0,从而根据公式,图1 铸件三维图,计算出铸件的毛坯的尺寸。用pro-e软件绘制三维图，如图1所示：,浇注系统设计,采用开放式浇注系统，其阻流截面在直浇道底部。,用奥赞公式,得铸件浇注系统最小截面积 即,直浇道,，,通过,图2为各浇道形状、尺寸：,图2 内浇道 横浇道 直浇道,各浇道截面比例关系,计算得,补缩系统设计,冒口设计通过经验法计算冒口的尺寸公式为：取 ，则冒口截面尺寸为 。冒口高度计算公式：顶冒口- 则取 。所设计冒口为圆柱体，尺寸为： 。,图3 冒口尺寸及三维图,图4 冒口在铸件上的位置,砂芯设计,由铸件三维图知，总共需2个砂芯 。砂芯与铸件的位置及具体尺寸如图5、6所示,图5 上砂芯的铸件的位置及其尺寸、形状,图6 下砂芯的铸件的位置及其尺寸、形状,凝固过程数值模拟,用View Cast软件进行充型及凝固过程模拟。,图10 改进冒口的凝固缺陷,图7 未设冒口的铸件凝固缺陷,图7中所示的未设冒口的铸件的缺陷与之前预期的一致，验证冒口设计的合理性。 图8为带冒口的铸件凝固缺陷，由图知冒口能补缩铸件缺陷，但未完全。 图9为改进后冒口尺寸及三维图，其缺陷如图10所示，表明冒口能够完全有效补缩铸件缺陷。,图8 带冒口的铸件凝固缺陷,图9 冒口尺寸及三维图,充型过程模拟,1.455s 1.872s 2.352s,0.003s 0.226s 0.884s,结果表明充型过程平稳，没有出现金属液间的碰撞和紊流现象。形腔内的气体可以通过冒口顺利排出。因此说明铸造工艺方案是合理的。,以上凝固和充型结果说明设计的铸造工艺方案是合理的。 通过本课题可说明，在铸造工艺方案设计的过程中，把传统的工艺设计方案与先进计算机数值模拟技术相结合，可以有效提高生产效率。,总结,在此我要向我的指导老师何老师和罗老师表示感谢，还要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。,致谢,西安文理学院机械电子工程系本科毕业设计（论文）题目输油管接头的铸造工艺设计及其优化专业班级08机械设计制造及其自动化（2）班学号08102080241学生姓名白粉毅指导教师何斌锋罗振元设计所在单位西安文理学院2012年02月西安文理学院本科毕业设计（论文）任务书题目输油管接头的铸造工艺设计及其优化学生姓名白粉毅学号08102080241专业班级08机械2班指导教师何斌锋罗振元职称助教工程师教研室机械教研室毕业设计（论文）任务与要求1、输油管接头在输油管连接处起连接和转向作用。这就要求输油管接头的质量和密封性能很高。传统的铸造方法都是建立在“试错法”的基础上，这种方法最大的缺点就是周期长，成本高，引入计算机模拟技术在输油管接头的铸造工艺中，可以缩短周期，同时降低成本。2、明确设计任务要求，查阅相关文献资料，确定输油管接头铸造工艺的设计步骤。3、要求根据接头的实际工作情况设计出该接头铸造工艺过程。4设计出铸造工艺后，根据零件图采用PROE绘制出该接头的三维造型，并将设计的包括浇、冒口在内的浇注系统造型。5采用铸造模拟软件对所设计浇注系统进行验证，看设计的浇注系统是否能够实现铸件无缺陷的要求。6绘制出该铸造工艺图。毕业设计（论文）工作进程起止时间工作内容开始至寒假第一周第二周至第八周第七周第九周至第十二周第十三周搜集课题相关资料，了解课题发展动向开题报告设计计算、绘图及模拟试验验证中期检查撰写设计说明书（论文）答辩开始日期2012110完成日期2012511教研室主任（签字）系主任（签字）西安文理学院本科毕业设计（论文）开题报告题目输油管接头的铸造工艺设计及其优化学生姓名白粉毅学号08102080241专业名称机械设计制造及其自动化指导教师何斌锋罗振元开题时间201202班级08级2班一、选题目的和意义本课题是研究输油管接头的铸造工艺的总体设计，并对输油管接头铸造工艺的设计方案进行优化。通过对该课题的研究，了解输油管接头的铸造工艺过程，并运用所学知识完成输油管接头铸造工艺设计的优化。铸造是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有些脆性金属或合金材料的零件毛坯，铸造几乎是唯一的加工方法。输油管接头的材料是铸铝合金，所以只能采用铸造来完成。铸造工艺具有铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制；铸造可以生产各种形状复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体等；铸件的形状和大小可以与零件很接近，既节约金属材料，又省切削加工工时；铸件一般使用的原材料来源广、铸件成本低；铸造工艺灵活，生产率高，既可以手工生产，也可以机械化生产。为了进一步减少成本，引入了计算机模拟技术。二、本课题在国内外的研究状况及发展趋势发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少。生产普遍实现机械化、自动化、智能化（计算机控制、机器人操作）。广泛应用合金包芯线处理技术，使球铁、蠕铁和孕育铸铁工艺稳定、合金元素收得率高、处理过程无污染，实现了微机自动化控制。在大批量中小铸件的生产中，大多采用微机控制的高密度静压、射压或气冲造型机械化、自动化高效流水线湿型砂造型工艺,砂处理采用高效连续混砂机、人工智能型砂在线控制专家系统,制芯工艺普遍采用树脂砂热、温芯盒法和冷芯盒法。在工艺设计、模具加工中，采用CAD/CAM/RPM技术；在铸造机械的专业化、成套化制备中，开始采用CIMS技术。总体上，我国铸造领域的学术研究并不落后，很多研究成果居国际先进水平，但转化为现实生产力的少。国内铸造生产技术水平高的仅限于少数骨干企业，行业整体技术水平落后，铸件质量低，材料、能源消耗高，经济效益差，劳动条件恶劣，污染严重。近年开始引进AOD、VOD等精炼设备和技术，进步了高级合金铸钢的内在质量；应用过滤技术于缸体、缸盖等高强度薄壁铸件流水线生产中，减少了缺陷，改善了铸件内在质量；人工智能技术在灰铸铁性能预测中应用；铸造尘毒治理、污水净化、废渣利用等取得系列成果，并开发出多种铸造环保技术（如污水净化循环回用系统，铸造旧砂干湿法再生技术、铸造废砂炉渣废塑料制作复合材料技术等）。“绿色铸造”的呼声正在迅速成为铸造技术发展的指挥棒，开发降低生产成本、材料再利用和减少环境污染的技术是全球铸造的最终目标。为提高汽车缸体缸盖重要铸件内腔尺寸精度和表面质量，解决铸钢件壳型铸造中粘砂、表面粗糙等问题，推广非占位涂料或高渗透、薄层涂料技术与覆模砂技术的结合应用。采用精密、大型、薄壁熔模铸件成形技术；采用快速成形技术替代传统蜡模成形技术，简化工艺，缩短生产周期；开发复杂、薄壁、致密压铸件生产技术，推动低压铸造向差压铸造的发展。发展金属半固态连续铸造技术；推广树脂砂、金属型及覆砂金属型等高精度、近无切削的高效铸造技术；推广无铸型电磁铸造技术；开展喷铸技术的研究和应用。推行计算机集成制造系统CIMS，借助计算机网络、数据库集成各环节产生的数据，综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、系统工程技术，将铸造生产全过程中有关人、技术、设备与经营管理要素及信息流、物质流有机集成，实现铸造行业整体优化。三、主要研究内容1、输油管接头的铸造工艺研究根据输油管零件图计算毛坯图的尺寸并绘制其三维模型、确定铸造工艺过程中所涉及到的各参数，如铸造温度、所用型芯的数目、浇注系统类型等。2、补缩系统的设计根据铸造手册以及经验公式分析确定何处会出现缺陷，设计补缩系统。根据铸件的材料、所选型砂的强度确定是否需要冒口；根据铸件的厚度，查阅手册确定是否要用冷铁及冷铁的尺寸、个数。3、浇注系统的设计首先计算出输油管接头铸件的毛坯尺寸，根据冒口及整个铸件的高度确定出直浇道的总高度，铸件材料流动性选择浇道形状，根据毛坯的形状选择分型面及型芯的放置位置。4、采用PRO/E进行造型，通过铸造模拟软件进行验证浇注系统和补缩系统是否能够保证铸件无缺陷；若有缺陷，对其进行优化。5、撰写毕业论文。指导教师意见及建议签字年月日教研室审核意见签字年月日注此表前三项由学生填写后，交指导教师签署意见，经教研室审批后，才能开题。西安文理学院本科毕业设计（论文）中期检查表题目输油管接头的铸造工艺设计及其优化学生姓名白粉毅学号08102080241专业名称机械设计制造及其自动化指导教师何斌锋罗振元检查时间20114班级08机电2班毕业设计（论文）进展情况通过对铝合金材料的铸造工艺设计相关资料的学习，以及对整个铸造工艺设计步骤的了解，现基本完成以下设计工作1完成了输油管接头铸件的三维设计，包括两部分确定铸件的收缩率及机械加工余量，进而由此计算铸件尺寸；铸件三维实体的绘制。2输油管接头铸造工艺方案及参数的确定铸造类型，铸造所选砂型，分型面的确定，浇注位置的确定，铸件的尺寸及重量公差，最小铸出孔3开始设计输油管接头浇注系统设计，包括浇注系统中各浇道的结构尺寸设计计算；砂芯的设计芯头结构及芯头尺寸确定。并对浇注系统、型芯的三维图进行绘制。下一步设计工作内容是采用铸造模拟软件对所设计浇注系统进行模拟验证，看设计的浇注系统是否能够实现铸件无缺陷的要求，并根据模拟结果进行浇注系统的优化及补缩系统设计。指导教师意见签字年月日教研室意见签字年月日西安文理学院物理与机械电子工程学院本科毕业设计（论文）题目输油管接头的铸造工艺设计及其优化专业班级08机械设计制造及其自动化（2）班学号08102080241学生姓名白粉毅指导教师何斌锋罗振元设计所在单位西安文理学院2012年05月输油管接头的铸造工艺设计及其优化摘要通过分析零件的结构和特点，选用粘土湿型砂手工造型方法，采用两箱造型并确定了浇注位置和分型面。确定了机械加工余量、起模斜度、铸造收缩率等工艺参数。根据各铸造工艺参数，用PRO/E软件画出铸件的3D图。根据铸件形状特点，设计了内腔处1、底部2两个砂芯。采用开放式中注浇注系统对铸件进行浇注，利用奥赞公式计算阻流截面积，确定浇注系统的各截面积和尺寸，并完成对冒口的初步设计。用VIEWCAST铸造模拟软件对未设冒口的的铸件进行凝固过程数值模拟，模拟结果显示所产生的缺陷与之前设想一致。采用顶部收缩冒口和两侧各圆柱形冒口对铸件进行补缩。再用VIEWCAST软件对带有冒口和浇注系统的铸件进行充型和凝固过程数值模拟，模拟结果显示浇注过程平稳，未出现紊流现象，铸件无缺陷。通过减小尺寸对冒口进行优化。关键词铸造工艺；数值模拟；凝固过程；充型过程THECASTINGPROCESSANDOPTIMIZATIONOFTHEOILPIPECONNECTORABSTRACTGREENSANDHANDMODELINGMETHODWASSELECTEDANDTWOBOXESOFMODELINGANDSUBSURFACEWASDETERMINEDBYANALYZINGTHESTRUCTUREANDCHARACTERISTICSOFTHEPARTSMACHININGALLOWANCE,FROMTHEMODESLOPE,CASTINGSHRINKAGEPROCESSPARAMETERSWASIDENTIFIEDBYINQUIRYABOUTDATAPRO/ENGINEERSOFTWAREWEREUSEDTODRAW3DSOLIDMODELINGOFTHECASTINGTWOCORESBEDESIGNEDACCORDINGTOTHECHARACTERISTICSOFSHAPECASTINGS,WHICHARETHEINNERCAVITY1ANDTHEBOTTOM2CORESTHENOTEGATINGSYSTEMINTHEOPENCASTINGWASUSEDAUSTRIANCHANFORMULASWASUSEDTOCALCULATETHECROSSSECTIONALAREAOFTHECHOKEANDDETERMINETHESIZEOFTHEGATINGSYSTEM，ANDTHECASTINGRISERWASDESIGNEDINITIALVIEWCASTCASTINGSIMULATIONSOFTWAREWASUSEDTOSOLIDIFICATIONPROCESSNUMERICALSIMULATIONWITHOUTRISEROFCASTING，THESIMULATIONRESULTSSHOWTHATTHECASTINGDEFECTSAGREEMENTARISINGBEFOREASSUMPTIONACONTRACTIONATTHETOPOFTHERISERANDONEACHSIDEOFACYLINDRICALRISERWASUSEDFORFEEDINGTHECASTINGINTHEPROCESSTHENVIEWCASTSOFTWAREUSEDTOFILLINGANDSOLIDIFICATIONPROCESSTHERISERANDGATINGSYSTEMOFCASTINGTHESIMULATIONRESULTSSHOWTHAT,THECASTINGPROCESSISSTABLE,DOESNOTAPPEARTHEPHENOMENONOFTURBULENCE,THECASTINGNODEFECTSTHESIZEOFTHEREVISINGWASREDUCEDTOOPTIMIZATIONKEYWORDSCASTINGPROCESS；NUMERICALSIMULATION；SOLIDIFICATIONPROCESS；FILLINGPROCESS目录第1页目录第一章绪论111选题背景和研究意义112本课题在国内外的研究状况及发展趋势213主要研究内容3131铸造工艺研究3132浇注系统的设计3133补缩系统的设计3134用铸造软件模拟3第二章铸件简述521零件名称522用途523材质524技术要求6第三章铸造工艺方案731工艺方法和说明732分型面选择733浇注位置的选择734型腔数量的设计835砂芯设计8351造芯方法与造芯数量8352砂芯的结构与尺寸936工艺参数10361铸件的尺寸公差10362铸件的质量公差10363机械加工余量10364铸件模样的起模斜度11365铸造收缩率11366最小铸出孔及槽1137浇注系统的设计1138冒口的计算13第四章铸件充型及凝固过程数值模拟15目录第2页41VIEWCAST的实现过程1542铸造工艺方案的凝固过程模拟1543利用VIEWCAST软件设计冒口1744冒口的优化20441凝固过程数值模拟20442充冲型过程数值模拟22结束语25致谢26参考文献27附录28西安文理学院本科毕业设计（论文）第1页第一章绪论11选题背景和研究意义铸造行业作为一个古老的行业，在数千年人类发展过程中，曾经为人类文明的发展与进步作出了巨大贡献。早在5000年前的殷商时代，可以铸造饮酒用的杯，当作乐器用编钟,祭祀用的铜鼎，打仗用的武器等,被誉为世界奇迹。青铜器的铸造就很发达，湖北隋县出土的一套青铜全套64支，总重5吨多，气势磅礴，铸造精美，纹路精细，敲击时铿锵悦耳，深沉浑厚，乐音和谐，扣人心弦。到了汉代，生铁铸造就已成规模。各种农业用工具，打仗用刀斧剑炮，装饰用铁人、铁马、方鼎，品种繁多。考古发现，当时可锻铸铁在中国使用己经很广泛。而西方在公元1670年才发明欧法的白心可锻铸铁。中国古代的铸铁生产技术要比欧洲早1000多年1。目前，我国铸件年产量已超过3100万吨，居世界第一，是世界铸造生产大国。由于铸造业其产品质量不易保证，废品率较高，所以在我国改革开放和经济建设发展的不断深入以及国际市场竞争更加激烈、严格的条件下，对铸件生产实现科学化控制，确保铸件质量，缩短试制周期，降低铸件成本，增加竞争能力，提高经济效益，加速产品更新和技术换代，对于促进我国传统工业的技术改造和国民经济向质量效益型健康发展有着非常重要的现实意义。从六十年代初凝固模拟技术首次被用来进行温度场研究开始，经过数十年的努力，铸件充型凝固过程的计算机模拟仿真技术的发展已进入了工程实用化阶段，铸造工艺设计和实施也正在逐步由经验走向科学化。近年来，随着计算机技术的进一步发展，铸造工艺计算机辅助设计，铸件凝固过程数值模拟等多项技术在铸造生产过程中得到越来越广泛的应用。铸造过程数值模拟技术在改造和提升传统铸造技术，降低产品成本，提高铸造企业竞争力等方面起到了不可替代的作用，其广泛应用必将为铸造行业带来巨大的经济效益和社会效益。铸件充型凝固数值模拟系统主要包括前处理、充型计算、凝固计算和后处理几个主要模块。铸件凝固过程模拟包括温度场计算、缩孔缩松预测、微观组织形成以及其它场的模拟计算，其中温度场计算、缩孔缩松预测，被学者称为铸件凝固过程的宏观模拟。目前，一般的温度场模拟已基本成熟，缩松、缩孔等缺陷预测也得到了深入研究。对于数值模拟软件而言，缩松、缩孔的预测是凝固计算的主要目的之一，也是大多数凝固模拟软件的主要功能之一，但是目前软件的推广以及应用还并不完善。缩孔是铝合金铸件常见缺陷之一，严重的缩孔缺陷往往造成铸件的大量报废。西安文理学院本科毕业设计（论文）第2页目前国内的铝铸件生产厂家主要是通过质量的检测和工艺的改进相结合的办法来减轻或消除此类缺陷。产品的试制时间较长，并造成了人力、物力的浪费。计算机模拟技术为预测铸件缺陷，确保铸件质量提供了一种简便、经济的方法。对凝固过程的计算机模拟也成功的用于浇冒口的辅助设计，但大都偏重于铸钢、铸铁件的应用，对铝合金的应用研究较少。80年代中期以来，随着计算机软硬件技术的飞速发展，凝固过程数值模拟技术在铸造过程中得到了广泛的应用。当前，随着模拟研究的不断发展，模拟研究的重点已经从早期的温度场模拟和近几年较受关注的流场模拟转向了以下两个方面一个是向微观组织模拟以及力学性能模拟等方面进行深入的探讨，寻求新的突破；另一个是在已有的温度场、流场的模拟基础上，针对特定的铸造工艺，且对各项参数十分敏感的特种铸造工艺，结合各种工艺因素进行模拟，追求更加准确的模拟结果，为工艺分析与优化提供依据。对实际的铸造生产而言，后者具有更加现实的意义。这意味着在未来的几年里,凝固模拟将进一步在各种新的铸造工艺中应用。对铝铸件渗漏的研究主要集中于以下方面1利用数学的方法分析缩松、缩孔形成的热力学和动力学因素,建立数学模型,使用计算机模拟铸件凝固过程,确定铸件中缩孔缩松形成的部位,然后进行分析并改变模型中的工艺参数以达到消除或减轻缩松的目的,最终用于指导铝合金铸件的生产。2依据凝固过程的特性,在生产实践中通过反复试验,探索缩孔、缩松形成的原因和机理,针对成因改进工艺消除或减轻缩松、缩孔,以达到防治渗漏的目的。12本课题在国内外的研究状况及发展趋势发达国家总体上铸造技术先进、产品质量好、生产效率高、环境污染少。生产普遍实现机械化、自动化、智能化（计算机控制、机器人操作）。广泛应用合金包芯线处理技术，使球铁、蠕铁和孕育铸铁工艺稳定、合金元素收得率高、处理过程无污染，实现了微机自动化控制。在大批量中小铸件的生产中，大多采用微机控制的高密度静压、射压或气冲造型机械化、自动化高效流水线湿型砂造型工艺,砂处理采用高效连续混砂机、人工智能型砂在线控制专家系统,制芯工艺普遍采用树脂砂热、温芯盒法和冷芯盒法。在工艺设计、模具加工中，采用CAD/CAM/RPM技术；在铸造机械的专业化、成套化制备中，开始采用CIMS技术。总体上，我国铸造领域的学术研究并不落后，很多研究成果居国际先进水平，但转化为现实生产力的少。国内铸造生产技术水平高的仅限于少数骨干企业，行业整体技术水平落后，铸件质量低，材料、能源消耗高，经济效益差，劳动条件恶劣，污染严重。近年开始引进AOD、VOD等精炼设备和技术，进步了高级合金铸钢的内在质量；应用过滤技术于缸体、缸盖等高强度薄壁铸件流水线生产中，减少了缺陷，改善了铸件内在质量；人工智能技术在灰铸铁性能预测中应用；铸造尘毒治理、西安文理学院本科毕业设计（论文）第3页污水净化、废渣利用等取得系列成果，并开发出多种铸造环保技术（如污水净化循环回用系统，铸造旧砂干湿法再生技术、铸造废砂炉渣废塑料制作复合材料技术等）。“绿色铸造”的呼声正在迅速成为铸造技术发展的指挥棒，开发降低生产成本、材料再利用和减少环境污染的技术是全球铸造的最终目标。为提高汽车缸体缸盖重要铸件内腔尺寸精度和表面质量，解决铸钢件壳型铸造中粘砂、表面粗糙等问题，推广非占位涂料或高渗透、薄层涂料技术与覆模砂技术的结合应用。采用精密、大型、薄壁熔模铸件成形技术；采用快速成形技术替代传统蜡模成形技术，简化工艺，缩短生产周期；开发复杂、薄壁、致密压铸件生产技术，推动低压铸造向差压铸造的发展。发展金属半固态连续铸造技术；推广树脂砂、金属型及覆砂金属型等高精度、近无切削的高效铸造技术；推广无铸型电磁铸造技术；开展喷铸技术的研究和应用。推行计算机集成制造系统CIMS，借助计算机网络、数据库集成各环节产生的数据，综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、系统工程技术，将铸造生产全过程中有关人、技术、设备与经营管理要素及信息流、物质流有机集成，实现铸造行业整体优化。13主要研究内容131铸造工艺研究根据输油管零件图计算毛坯图的尺寸并绘制其三维模型、确定铸造工艺过程中所涉及到的各参数，如铸造温度、所用型芯的数目、浇注系统类型等。132浇注系统的设计首先计算出输油管接头铸件的毛坯尺寸，根据冒口及整个铸件的高度确定出直浇道的总高度，铸件材料流动性选择浇道形状，根据毛坯的形状选择分型面及型芯的放置位置。133补缩系统的设计根据铸造手册以及经验公式分析确定何处会出现缺陷，设计补缩系统。根据铸件的材料、所选型砂的强度确定是否需要冒口；根据铸件的厚度，查阅手册确定是否要用冷铁及冷铁的尺寸、个数。西安文理学院本科毕业设计（论文）第4页134用铸造软件模拟采用PRO/E进行造型，通过铸造模拟软件进行验证浇注系统和补缩系统是否能够保证铸件无缺陷；若有缺陷，对其进行优化。西安文理学院本科毕业设计（论文）第5页第二章铸件简述21零件名称输油管接头22用途输油管接头是用于输油管连接处起连接和转向作用的主要零件。23材质该输油管接头的材质为ZL104T6，其成分质量分数见表21表21ZL104T6的成分成分SIMGMNAL含量WT1050190350205剩余零件图如下图21所示图21零件图西安文理学院本科毕业设计（论文）第6页根据零件图在PRO/E软件中绘制铸件的三维图，如下图22所示AB图22零件的三维实体图（A视角1，B视角2）根据三维图测得铸件体积为2440049CM查表得ZL104的密度为27G/CM则经过计算得铸件的质量为6588G24技术要求（1）拔模斜度为12。单件生产。（2）未注明的圆角为R3。（3）在5KG/CM煤油的压力下进行气密性试验，保持5分钟不渗透。（4）铸件表面阳极化处理，铸件采用T6热处理。（5）铸件尺寸公差按HB610386CT9。西安文理学院本科毕业设计（论文）第7页第三章铸造工艺方案31工艺方法和说明该输油管接头铸件质量约6588G，属于较小型铸件。铸件的外部结构简单但其内部结构复杂，壁厚较小且分布较均匀，单件生产。出于降低铸件生产成本和保护环境的考虑，同时满足铸件精度及技术要求较高，本工艺中采用湿型粘土砂手工造型铸造方法来生产。32分型面选择为了铸件能合理地从模具中取出，采用水平浇注，该零件的分型面只有一种，如下图31所示图31分型面的位置33浇注位置的选择浇注位置有2种，如图32所示西安文理学院本科毕业设计（论文）第8页图32浇注位置如上图所示，型腔布置有、两种浇注位置。图中，型腔高度方向尺寸较大，底部冒口不便设置；而图高度方向较小，可以在两侧加冒口得以补缩，比较而言，上图所示位置更合理。经过上述分析，设计的工艺图如下图33工艺图34型腔数量的设计由于铸件较小，为了提高生产效率，采用一模两件生产。西安文理学院本科毕业设计（论文）第9页35砂芯设计351造芯方法与造芯数量由于砂芯的表面精度要求较高，而采用壳芯法制作的砂芯表面较热芯盒光滑，并且有利于砂芯的排气，成本也较低，故选择用壳芯法制作砂芯。352砂芯的结构与尺寸由零件图21可以看出，铸件为三通铸件，为了方便造芯与节省工序，可以将图32中的上面两个砂芯连在一起造芯，故总共需要制作2个砂芯，如图34所示。为了保证铸件上表面精度要求，且使砂芯能在模具型腔中定位，上砂芯的芯头采用图中结构。而对于下砂芯，要保证它的定位要求，则在它的两侧分别制作如图中所示的不同形状的芯头。砂芯与铸件的位置及具体尺寸如下图35和图36所示1砂芯与铸件的空间位置图35上砂芯的形状、尺寸西安文理学院本科毕业设计（论文）第10页2砂芯与铸件的空间位置图36下砂芯的形状36工艺参数361铸件的尺寸公差铸件的造型材料为湿型砂，最大轮廓尺寸为18776MM，为单件生产。所以结合生产情况及零件特点，选取铝合金铸件的尺寸公差等级为CT9。铸件尺寸公差的数值按GB64141999表1查取8。362铸件的质量公差铸件质量公差定义为以占铸件公称质量的百分率为单位的铸件质量变动的允许值。质量公差按HB610386查取6，为MT9。363机械加工余量当铸件尺寸公差等级确定后，查参考文献6表“用于单件和小批量生产与铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量等级（GB/T64141999）”，确定铝合金铸件的机械加工余量等级为G。铸件各需要加工部位的机械加工余量的具体数值，西安文理学院本科毕业设计（论文）第11页可通过参考文献6查表“与铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量（GB/T64141999）”查取。各加工部位加工余量的具体尺寸数值，其在铸件工艺图中标出。364铸件模样的起模斜度设定一定的起模斜度有利于模具的起模，通过查参考文献7表“起模斜度（JB/T510591）”确定，其具体数值在铸件工艺图中标出，未注起模斜度为。2365铸造收缩率ZL104T6铝合金为铝硅合金，查表“各种铸造合金铸件的铸造收缩率”，确定本工艺的内部线收缩率为10，外部线收缩率为125。366最小铸出孔及槽考虑到铸件的质量、铸件粘砂清理方便和零件孔的尺寸大小（最小孔的直径为20MM）6、7，确定在铸件中的孔全为机械加工孔。37浇注系统的设计查参考文献7知，铸铝件的浇注系统采用开放式浇注系统，其阻流截面在直浇道下口。各浇道截面比例关系如下；取）内横直451321AA。6321内横直AA用奥赞公式（式31）求得铸件浇注系统最小截面积，金属液总质量（单位G为KG）可取铸件质量的1214倍。（式31）PGHGA2阻式中最小截面积（CM2）；阻（KG）；G浇注时间（S）；流量因子，量纲为1；平均静压头（M）。PH西安文理学院本科毕业设计（论文）第12页平均静压头取9175MM，G取铸流过浇注系统最小横截面的铸铁金属液总质量件质量的12倍，因为铸件属于较小件，浇注时间按参考文献查取，取T24S。375612PGHGA阻此浇注系统为开放式浇注系统，查6表261得直浇道的直径，。MD162CM0直A本工艺中取，则，共四条，；。27C内218C内24CMA横单个内浇道和横浇道的横截面的形状如图37和图38所示，直浇道形状和尺寸如图39所示，圆形浇口杯的截面积形状和尺寸如图310所示。图37内浇道图38横浇道图39直浇道图310浇口杯本工艺采用中注式开放式浇注系统，用1个横浇道和4个内浇道填充铸件。全部内浇道的截面相等A16MM，B12MM，H13MM，内浇道的长度为50MM；横浇道的截面，A24MM，B19MM，H192MM，横浇道总长为240MM。圆柱形直浇道涡的直径为30MM，高度为384MM，其截面的圆心与直浇道圆心重合。浇注系统与铸件的空间位置如图311所示。西安文理学院本科毕业设计（论文）第13页图311各浇注系统与铸件的空间位置38冒口的计算由于采用中注式浇注系统，为了补缩铸件顶部部分可能出现的缺陷，并且便于集渣和排气，所以将冒口设置在下图313所示的位置。如上零件图21，铸件热节所在处的高度不大，而水平尺寸较大，要求冒口有横向补缩作用时，冒口的尺寸大小计算公式为24DD取，则冒口截面尺寸为，。10DM35M冒口高度计算公式顶冒口，则取。12HD49HM综上所述，所设计冒口为圆柱体，尺寸为。其中冒口一部分环绕30在砂芯上，如下图312所示。西安文理学院本科毕业设计（论文）第14页图312冒口尺寸及三维图图313冒口在铸件上的位置西安文理学院本科毕业设计（论文）第15页第四章铸件充型及凝固过程数值模拟41VIEWCAST的实现过程铸件凝固过程数值模拟的最终目的是解决铸造工艺的优化设计，实现铸件质量预测和控制，其中缩孔缩松预测是一个重要内容。传统依靠经验反复“试错”开发新工艺的方法已不能满足需求。铸造充型凝固过程的数值模拟，可以有效地预测各种缺陷及其大小、部位和发生的时间，确保铸件的质量，缩短试制周期，降低生产成本。本设计中采用的VIEWCAST模拟软件是比利时金属加工中心开发的铸造过程模拟辅助设计商业软件。可以模拟凝固过程温度场、固相线分数、液态金属停止流动的时间以及充型过程中的速度场等，主要用于铸造缺陷预测和浇注系统设计9。利用PRO/E软件生成铸件的实体模型，将铸件模型保存为STL文件，将其导入VIEWCAST软件进行网格剖分。网格划分越细，计算结果越精确。虽然细化网格有助于计算结果的精确性，但会导致计算时间过长。1242铸造工艺方案的凝固过程模拟选择合适的壁厚和剖分网格单元数（100万个）等参数后，网格划分工作由VIEWCAST软件完成。输入铸件的相关参数如下铸铝材料为ZL104（ALSI10），凝固初始温度为700，砂型初始温度为20。设定凝固过程计算相关参数后，对单个铸件进行数值模拟计算。对计算过程中储存的温度场分布和缺陷位置，用软件自带的图像处理技术生成虚拟铸件图，从而能直观地观察到凝固过程和铸件凝固结束后的缺陷分布状况。缺陷分布状况见图41，图中透明部分表明其所含金属的比例在99以上，颜色不同的部位代表其所含的金属量不同。凝固过程见图42，图中透明的部分表明此部位的金属已经凝固。铸件从409秒开始凝固，当凝固时间为132秒时，整个铸件已经基本完全凝固。从图42中可以看出，在50S时铸件的外部较薄的部位已经凝固，到90S的时候浇注系统基本完全凝固，铸件的内部还有部分未凝固，浇注系统不能够给这些部位提供补缩，这些部位将产生缺陷。最终所产生的缺陷如图41所示。西安文理学院本科毕业设计（论文）第16页图41带浇注系统的铸件凝固缺陷预测图50S60S70S80S85S90S西安文理学院本科毕业设计（论文）第17页100S105S110S图42带浇注系统的铸件的凝固过程43利用VIEWCAST软件设计冒口冒口对于浇注系统起着关键的作用，除了补偿铸件的液态和凝固时期体收缩，还起到排气、集渣和调节铸件温度分布的作用，铝合金易产生分散性缩松，冒口补缩对获得致密铸件至关重要，本铸件采用铸造模拟软件VIEWCAST来设计冒口。根据单个铸件的凝固过程模拟结果，利用VIEWCAST软件的冒口计算功能，算出冒口的重量和体积，本工艺选择冒口的形式为圆柱形明冒口。冒的形状及三维图如图43所示，其中D35MM，高度H49MM。对带冒口的铸件进行凝固过程的模拟，模拟计算的相关参数与单个铸件的模拟计算相同。经计算后，得到缺陷预测图见图44，从图中可知冒口能有效地补缩铸件，有效地消除了铸件的缩孔缩松等缺陷。凝固过程见图45，铸件从465秒开始凝固，当凝固时间为145秒时，整个铸件已经完全凝固。图43冒口的截面形状及三维图西安文理学院本科毕业设计（论文）第18页图44带冒口的铸件凝固缺陷预测图50S60S70S80S95S105S西安文理学院本科毕业设计（论文）第19页110S120S130S图45带冒口铸件的凝固过程由图45知，铸件先于冒口凝固，说明冒口有效补缩铸件凝固时所产生的缺陷，但铸件仍有少量缺陷。为充分补缩铸件凝固时所产生的缺陷，故将冒口改为梯形收缩形冒口，冒口的截面形状如图46。对改进的冒口的铸件进行凝固过程的模拟，模拟计算的相关参数与单个铸件的模拟计算相同。经计算后，得到缺陷预测图见图47，从图中可知冒口能有效地补缩铸件，有效地消除了铸件的缩孔缩松等缺陷。凝固过程见图48，铸件从355秒开始凝固，当凝固时间为171秒时，整个铸件已经完全凝固。图46冒口的截面尺寸及三维图图47带冒口的铸件凝固缺陷预测图西安文理学院本科毕业设计（论文）第20页50S60S75S90S110S120S130S140S150S图48带冒口铸件的凝固过程44冒口的优化441凝固过程数值模拟根据铸件与冒口的凝固过程模拟结果可以判断，冒口对铸件的液态收缩的补缩效果很好，但冒口的金属质量比较大，可以减少冒口的尺寸来提高工艺出品率。改进冒口的凝固模拟的结果见图410，缺陷分布结果显示此冒口能有效地补缩铸件的收缩，且其冒口尺寸比初始的冒口小，能提高工艺出品率。优化后冒口尺寸及三维图如图49所示。西安文理学院本科毕业设计（论文）第21页对优化的冒口的铸件进行凝固过程的模拟，模拟计算的相关参数与单个铸件的模拟计算相同。经计算后，得到缺陷预测图见图410，从图中可知冒口能有效地补缩铸件，有效地消除了铸件的缩孔缩松等缺陷。凝固过程见图411，铸件从354秒开始凝固，当凝固时间为170秒时，整个铸件已经完全凝固。图49冒口的截面尺寸及三维图图410优化冒口的铸件凝固缺陷预测图45S60S75S西安文理学院本科毕业设计（论文）第22页85S100S110S120S130S140S图411带冒口铸件的凝固过程442充冲型过程数值模拟对优化方案的充型过程进行模拟，选择合适的壁厚参数，确定网格单元总数为100万个，网格划分工作要由VIEWCAST软件完成，其充型过程模拟结果如图412所示。整个充型过程历时2352秒，充型时间短。充型过程中，金属液由底部开始填充，液面上升平稳，没有出现金属液间的碰撞和紊流现象。说明设计所采用的浇注系统是合理的。0003S0065S0123S西安文理学院本科毕业设计（论文）第23页0226S0336S0445S0553S0664S0775S0884S0997S1111S1232S1346S1455S西安文理学院本科毕业设计（论文）第24页1592S1731S1872S2021S2184S2352S图412优化工艺的充型过程模拟结果西安文理学院本科毕业设计（论文）第25页结束语1根据零件的结构特点和技术要求，确定了造型方法、分型面、浇注位置和铸造工艺参数等，设计了砂芯的结构和浇注系统。2采用VIEWCAST软件设计冒口并优化冒口的尺寸，可以提高铸件的工艺出品率；冒口能有效地补缩铸件的液态收缩，收缩冒口易于切割，铸件容易清理。3对铸造工艺方案进行充型与凝固过程数值模拟，能预测出充型过程中出现的紊流、卷气和填充不平稳等现象。4根据模拟结果，在原方案的基础上改进工艺，设计了更简单的浇注系统。对优化后的工艺方案进行充型与凝固数值模拟，模拟的结果显示，充型平稳且没有缩孔缩松缺陷，验证了工艺的合理性。西安文理学院本科毕业设计（论文）第26页致谢本次论文设计过程中，何老师对该论文从选题、构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计。在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，导师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。这四年中还得到众多老师关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。西安文理学院本科毕业设计（论文）第27页参考文献1王君卿铸造与计算机模拟技术J软件工程师19882庞国兴工程材料与成型技术M北京机械工业出版社，20053陈琦铸造质量检验手册M北京机械工业出版社，20064中国机械工程学会铸造分会铸造手册第五卷铸造工艺（第二版）M北京机械工业出版社，20035叶荣茂铸造工艺设计简明手册M北京机械工业出版社，19976李弘英，赵成志铸造工艺设计M北京机械工业出版社，20057李魁盛，马顺龙，王怀林典型铸件工艺设计实例M北京机械工业出版社，20078GB/T64141999，铸件尺寸公差与机械加工余量S9中国机械工程学会铸造分会铸造手册（第二版）M北京机械工业出版社，200210荆涛凝固过程数值模拟M北京电子工业出版社，200211李依依，李殿中，朱苗勇等金属材料制备工艺的计算机模拟M北京科学出版社，200612柳百成，荆涛铸造工程的模拟仿真与质量控制M北京机械工业出版社，200213VIEWCASTUSERSMANUAL201014徐宏等铝合金铸件缩孔缩松预测新技术J中国有色金属学报2001第11卷15崔吉顺,李文珍铸件缩孔缩松多种预测判据的应用J自然科学报2001第41卷（8）西安文理学院本科毕业设计（论文）第28页附录关于重铸合金镍铬牙科铸造合金中元素的释放和细胞毒性的体外分析摘要铸造合金的重铸影响其组成和元素的释放，这可能是不同于纯合金在周围组织的细胞毒性作用。为了调查研究元素的释放和细胞毒对市售常用于制作固定义齿的牙科铸造镍铬合金的影响而展开体外研究。对含三种成分的镍铬合金99WIRON（A），合金陶瓷（B），高镍CB（C）进行了测试。合金试样（每份395毫米）的铸造和分组情况如下第一组（A1/B1/C1）100纯合金；第二组（A2/B2/C2）50未重铸50重铸合金第三组（A3/B3/C3）100重铸合金。将每个组的磁盘中每种合金类型转移到改良后的杜尔贝科鹰中，并且在温度为37摄氏度，二氧化碳含量5的环境下放置3天。使用电感耦合等离子体质谱对从金属合金到培养基的镍，铬，钴，铜和钼元素释放进行了研究。使用老鼠纤维细胞和MTT实验进行细胞毒性测试。实验控制包括6种来源包括细胞不包括合金试样。用T检验双向方差分析进行数据分析。对于各个铸造组每10亿中释放元素的总量公布，第一组，A16572，B16732，C18407第二组，A222046，B226450，C229189第三组，A384554,B388359，C392264。在所有试验组更多数量的高镍CB元素比基金属陶瓷和WIRON99被释放。用MTT法分析活细胞百分比分布，第一组，A162342，B161322，C160593；第二组，A258699，B256494，C252688，第三组，A353101，B352195，C347586。活细胞存活于WIRON99含量多于金属陶瓷和高镍CB的培养基中；元素释放数量随着重铸合金增加。在100纯合金，50重铸合金和100重铸合金试验中，与合金陶瓷和WIRON99相比，三种合金当中高镍CB有显着较高的元素释放相比。100纯合金，50重铸合金和100重铸标本表明WIRON99是元素释放最少的合金。100纯合金是所有组中三种合金的细胞毒性最低的，但它们在50重铸合金和100重铸组中细胞毒性比较大。所有三种不同类型的铸造中WIRON99合金细胞毒性最少，其次是合金陶瓷和高镍CB。合金的重铸显着增加元素释放和其细胞毒性。关键词重铸细胞毒性元素释放牙科铸造合金基本金属NRREDDY印度，拉邦，安德拉，中正TIRUPATHI，TEJA公司牙医科学研究所APABRAHAMKMURUGESANVMATSA印度钦奈RAMAPURAM，SRM大学，SRM牙科学院，假牙修复术、顶和连接科电子邮件DRPONABEGMAILCOM临床意义铸造修复用在密切接触不同时期的口腔组织中，可能会引起局部不良组织反应，如牙龈炎和牙周炎。牙科铸造合金的细胞毒性和生物相容性程度已涉及到合金成分和从合金释放到周围介质的元素。重铸的镍铬合金增加元素释放的数量，从而激发细胞毒性的潜力。介绍在牙科领域的科学和技术的进展材料科学引领了基本的金属合金的发明在牙科的应用。黄西安文理学院本科毕业设计（论文）第29页金的一个替代品是引入铬合金，用镍铬和钴铬这些做基础合金是考虑到价格较低，同时也具备等同的质量和生物相容性牙科修复工作中使用功能。根据其组成和口腔环境知基本金属合金易产生各类腐蚀。对牙科病人而言，从牙科合金中金属元素的释放是一个潜在的健康问题。已知金属会导致毒性发炎、过敏反应或突变。元素释放的重要后果是细胞毒性存在于培养物周围的组织。铸造修复用在密切接触不同时期的口腔组织中，可能会引起局部不良组织反应，如牙龈炎和牙周炎。牙科铸造合金的细胞毒性和生物相容性的程度与合金成分和从合金释放到周围介质的元素有关。用于浇口等形式的合金或有缺陷的铸件重铸已实行，以防止铸造后材料的浪费。元素的识别和承受细胞毒作用的浓度很重要，因为这将有助于改善和设计新的合金，以避免对口腔有害的元素释放。研究假设重铸基金属合金会改变合金的化学性质，从而影响其元素的释放和随后引起的细胞毒作用。本体外研究的目的是调查镍铬基金属合金重铸的影响及其潜在的毒性作用和释放到培养基的元素。研究的目的是评估镍铬合金元素的释放和细胞毒性及纯合金（第一组），50的纯合金和50的重铸合金（第二组）和100的重新铸造合金（第三组）相关元素释放和细胞毒性。材料和方法进行的体外研究的镍铬合金来自三个不同厂家生产的金属陶瓷（图1；表1）。为了方便和参考合金已编码。表1镍铬牙用铸造合金的成分说明序号合金名称生产厂商成分WT代码镍65铬225钼95铌1氧化硅1铁051WIRON99贝格德国铯05A镍62铬26钼10氧化硅152合金陶瓷拉伯李讷欧洲其他05B镍60铬10铜153高镍CB光市日本锰79C西安文理学院本科毕业设计（论文）第30页表中成分比例为生产厂家提供。图1金属陶瓷镍铬合金图2铣削模合金试样的制备用数控铣床机将一个半径为5毫米、厚度为的3毫米的圆形铝金属模具中心位置铣削出1厘米厚的铝块（图2）。用绿色镶嵌铸造蜡制备直径为10毫米厚3毫米的蜡模（图3）。德国贝格公司使用金属模具。对于三组合金制备了总数为108的蜡型第一组100纯合金（A1/B1/C1）；第二组50的纯合金50重铸合金（A2/B2/C2）；第三组100重铸合金（A3/B3/C3）。铸造模式表2中给出了三组蜡模的成分比例。直浇道蜡模是将铸造磷酸盐注入环衬干纤维素纸的金属环内粘结而成的。在此之后，他们在感应铸造机上利用失蜡法铸造试样（图4）。德国贝格采用相应的合金。获得用于重铸的金属来自清洗过取来的浇道和此前已在第一组铸造过的合金粒。工作台冷却后剥离铸造环和同时使用250微米的三氧化二铝进行喷砂，以消除表面多余材料。切下浇道，完成标本制作和依次用金刚砂盘、金属剪、橡胶轮和砂纸抛光，使用手工电机工具进行烧结抛光。抛光的磁盘放在洗涤剂溶液浸泡5分钟，然后用软毛刷擦洗，再在自来水下冲洗5分钟。然后将标本放在无菌蒸馏水用超声处理清洁，最后在温度为150摄氏度下灭菌60分钟。图3蜡模图4铸件试样其他71合金标本序号组别类型AWIRON99B金属合金C高镍CB第一组100新12A112B112C1第二组50新50重铸12A212B212C2西安文理学院本科毕业设计（论文）第31页表2各组标本的成分分布图5改良的杜尔贝科鹰培养基（DMEM）图6用05毫升小鼠纤维细胞悬挂液组织的培养板元素释放从每个组的每个磁盘转移六磁盘各类型合金到6毫升的改良后杜尔贝科的鹰培养基（DMEM培养基）中，在空气含5的二氧化碳、温度37摄氏度下培育3天。通过补充5新出生的小牛血清，100U/ML青霉素，链霉素和025微克/升的两性霉素B制备DMEM培养液（图5）。使用电感耦合等离子体质谱法（ICPMS）分析了介质中存在的镍，铬，钼，钴和铜。保持用ICPMS分析用去离子水稀释的液体，同时记录读数。一式三份的吸收用来确定合金中十亿分之几（PPB）不同元素释放的平均浓度。细胞培养和细胞毒性试验细胞毒性试验，来自三组不同铸造合金的其余6个的磁盘被放置在一个周围24摄氏度的组织培养皿的中心和05毫升悬浮小鼠纤维细胞液添加到良好细胞中（图6），并放置2小时。继这之后将05毫升的DMEM加入细胞，在空气含5二氧化碳、温度37中培养3天。这些控制条件包括6种来源其中含有细胞没有合金标本。在培养期后金属板从恒温箱上拆除，通过测量琥珀酸脱氢酶的评估材料的细胞毒性（SDH），采用MTT法检测细胞的活动。将MTT试剂加入到合金标本周围的板里，板被转移到96孔的板，为了读者读酶联免疫吸附（ELISA）数，MTT法遵循的协议概述如表3。表3MTT法执行议定书步骤内容1每个瓶子放1,000100,000板细胞2培养624小时3加入10微升MTT试剂4培养24小时直到出现紫色沉淀第三组100重铸12A312B312C3西安文理学院本科毕业设计（论文）第32页5加入100微升洗涤剂试剂6在室温下放在黑暗2小时7在570NM处记录吸光度可以用以下公式计算控制的平均吸光度样本的平均吸光度细胞有效百分比10；统计分析从MTT分析和质谱法分析取得统计分析的成果。用来计算的P值的一种方法是方差分析。利用图凯HSD程序的多重范围测试用来确定在5的水平重大群体。结果元素释放在三个铸造合金组均可见元素释放。镍，铬，钴，铜和钼等元素被释放。表4和表5总结出在三过程中元素释放通过不同的铸造合金。高镍CB是三种铸造合金中元素释放最高的，其次是金属陶瓷和WIRON99。在磷含量小于005的研究所有元素分析表明，随着重铸材料百分比增加元素释放显着增加的（图1）。细胞毒作用的结果在三组中活细胞的比例列在表6。对三种铸造条件的三个基本金属合金细胞活性平均百分比分析和细胞毒性进行了观察，得出高镍CB最高，其次是陶瓷和WIRON99。结果表明，100重铸合金比50的纯和50重铸有更多的细胞毒性和50纯50重铸合金比纯合金有更多的细胞毒性（图2）。051015第一组第二组第三组ABC0002000400060008000100纯50重铸100重铸WIRON99金属合金高镍CB图1三种合金元素释放的比较图2各种合金的百分比109536741409211224408147271401486514944109536741409211224408147271401486514944西安文理学院本科毕业设计（论文）第33页表4比较在三个铸造组中不同重铸合金释放元素的平均值表5对三个铸造组从铸造合金中各元素的释放量（平均标准差）组别种类材料平均标准差P值水平在5的显著群体A110950052B111220081第一组100纯合金C11401008200001SIGC1VSA1ANDB1A236740288B244080231第二组50纯50重铸合金C24865029600001SIGC2VSA2ANDB2A3140920739B3147272028第三组100重铸合金C314944230100001SIGC3VSA3ANDB3元素合金第一组第二组第三组WIRON990495001029010169121800633金属合金0402001236640399135802088镍高镍CB04870090335402993029424225WIRON99007100150090002102220077金属合金034600440084001401080076铬高镍CB026500920458009104710104钴WIRON99002900080074000700620036西安文理学院本科毕业设计（论文）第34页组别合金百分比材料细胞活性百分比A162342B161322第一组100纯C160593A258699B256494第二组50纯50重铸C252668A353101B352195第三组100重铸C347556表6三个铸造组的细胞活性平均百分比值讨论金属是牙科充填程序已不可分割的组成部分。牙科铸造合金恢复的形式和缺失牙齿的结构的功能应该是生物惰性的。牙科铸造合金释放的金属元素是一种潜在的健康问题2，8。众所周知从铸造合金浸出的金属离子是引起会中毒炎症，过敏或突变反应9，10。通过体外和体内研究已发现这些被释放的元素。元素释放的一个重要的后果是其细胞毒性影响邻近组织，同时组织反应数量取决于被元素的释放57,11,12。合金选择具体条件如固定义齿是由三个因素的影响，即物理性质，化学性质，生物兼容性和成本。从恢复性过程方面来选择合金，黄金被视为高贵金属合金，被认为没有离子浸出，但是组织学研究反对这种错误理解2。黄金的高成本导致牙用铸造合金基金属的引入。镍与铬结合形成高度腐蚀的耐磨合金，主要以镍基为主的这些基金属合金与金合金比较。便宜，高弹性模量（严厉），硬度高，密度较小，并拥有与黄金可比的耐玷污和腐蚀性1。由于拥有类似的物理、化学性质，基金属慢慢取代黄金用于铸造合金2，3，13，14。通常商业化的用于固定假牙部分的基金属合金是镍铬合金1,2。根据制造商的不同，这些合金组金属合金004800210035000700650013高镍CB002700100436012800510015WIRON99050100530621011816290195金属合金034300510524008409410055钼高镍CB041600290044003101430042WIRON99金属合金铜高镍CB020700560573015649181047西安文理学院本科毕业设计（论文）第35页成可能会有所不同，但基本成分是镍，铬和钼1。加入轻微成分会显着改变微观结构同时影响陶瓷粘结强度的性能以实现粘接所需的金属氧化层。根据生产所需的性能，这些微量元素的使用取决于制造商1。确定这些元素的允许浸出量，以防止在功能的不良副作用（毒性影响）。铸造合金以各种比例与新的合金配合再次被利用，这是进一步降低成本的做法3。重铸合金的元素释放与纯合金的可能会有所不同。该合金的生物相容性取决于该合金的类型和释放到周围介质或组织的元素5,15。为了评估从合金释放的元素，将合金存储在一个合适的介质，如人工唾液3个月；或在一个合适的培养基培育3天1619。在培养基中保存和培养标本是一种切实可行的方法，作为步骤要求较短的时间跨度和更好的元素释放16。为进一步评估释放到介质元素量，重复使用各种方法，如原子吸收光谱法，发射光谱仪，电感耦合等离子体原子发射分光光度计（ICPAES），电感耦合等离子体质谱（ICPMS）20。对于微量元素的测定，ICPMS法是最快速，灵敏，精确和准确的多元素分析技术。用于评估细胞毒性的常用方法有微孔过滤器，琼脂覆盖法，MTT法测试。其中MTT法是一种简单的技术，可以直接从酶标仪计算出读数16。MTT法还有灵敏度高和重复性好，方便，快速，消除需要的放射性化合物和经济性等其他优点。制造商声称由于其组成变异，三种镍铬基合金（99WIRON，金属陶瓷和高镍CB）常用于来自不同的普通制造公司的部分烤瓷固定假牙的金属加工。根据建议协议，进行标本的清洗和消毒。测试前标本放在150高压灭菌60分钟，以对其进行消毒1，16。重要的是，要注意这个过程可能影响这些合金的腐蚀模式，但是，所有这些合金标本得到相同的待遇，因此任何元素释放的细胞毒作用的差异会导致类型和合金成分或铸造过程的不同。目前的研究结果同意假设，基金属合金的重铸增加其潜在的细胞毒作用和元素释放。在研究中，所有新的合金试样元素释放显着低于重铸的标本。在纯合金，重铸50和100重铸合金组中，三种合金当中，相对于金属陶瓷
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